1977年面世的Commodore PET 2001是计算机史上具有里程碑意义的机型，作为最早进入民用市场的微型计算机之一，它的设计和技术特点深刻影响了当时的计算机图形发展。PET 2001的显示系统极为简约，仅支持基于字符的图形渲染，没有位图平面，也没有专门的光栅中断或视频控制芯片。这意味着，这台设备并不是为复杂图形交互和高分辨率显示而设计。然而，即便如此，近年来的技术爱好者和开发者们仍然能够突破限制，在这台经典机器上实现令人震惊的位图图形展示，充分展现了极限硬件上的创意工艺和深厚的技术功底。PET 2001的显示系统采用固定的字符集，这个字符集存储在只读存储器(ROM)中，字符形状无法重新定义，显示内容只能通过字符的编码在屏幕缓冲区中体现。屏幕分辨率被字符所限制为40列×25行，每个字符由8个扫描线组成，每个扫描线有8个像素点，总体为320×200像素点，但实际表现仅限于字符图案的组合。
更为特殊的是，这套系统没有图形处理芯片，也没有可用的硬件光栅中断，所有显示的刷新和变化均需CPU通过访问视频存储器间接控制。此时，硬件资源匮乏，技术门槛极高，但同样彰显设计简单而优雅的理念。2022年，Genesis Project团队（由Elder0010和LRNZ组成）发布了一款名为“A Bright Shining Star”的惊艳演示程序，在原始的PET 2001及升级型号PET 2001-N上实现了高分辨率图形与动画效果。此次演示最大的亮点是突破了传统字符图形的限制，实现了纵向跨十个字符行、宽度80像素的静态及动态图像展示效果。这一成就尤为令人称奇，因为PET 2001的显示机制根本不支持位图绘制或精灵图形，所有画面均依赖于无法修改的字符ROM字符图案。Genesis Project称这种新的视频显示模式为PECBM(Graphics)，即PET Extended Char BitMap Graphics。
其核心思路，是利用扫描线每行64个CPU时钟周期的时间窗口，实时重写视频RAM中的字符指针，实现每一扫描线动态变换所显示字符的扫描线内容。这样便可获得一个80像素宽度的高分辨率显示区域，和屏幕中的剩余字符区域实现混搭，既保留传统PETSCII字符文本风格，又能展现细腻的位图图形。技术细节上，PET的字符扫描线计数从0到7循环，程序在特定时刻通过修改视频内存中字符代码，即刻替换位于该行的字符在ROM中对应的扫描线，实现视觉上的高分辨率逐行渲染。在字符ROM中，每个字符的8个扫描线均能选取用于显示，不同字符不同扫描线的组合为图形显示提供了丰富的“像素”选择。结合字符的反向显示模式，可以极大扩展可用的点阵组合。除此之外，电子束形成人眼残影的物理特性也被技术团队巧妙利用，快速刷新和滚动的效果增强了动态画面的连贯与细腻感，视觉呈现超出传统的字符屏格局。
与PET 2001原始的硬件限制形成鲜明对比的是，2022年这款演示看似简单却蕴含深厚技术底蕴，包含了对CPU时序的精准掌控与混合字符扫描线显示的巧妙利用。基于6502 CPU的2MHz时钟频率和视频逻辑的固定周期，开发者编写了周期精确的汇编例程，实时在每个扫描线期间改写对应字符代码，实现了扫描线级的细致控制，这要求极其精准且无误的时间管理。PECBM模式所依赖的内核程序结构和中断机制展示了对经典PET生态的深刻理解与掌控，也借助了特殊算法和编辑工具，将图形数据从标准位图形式转换为对应的字符映射，实现最佳的效果展示。实际上，PET 2001上对角色扫描线的实时动态修改早在1980年就有过尝试。当时Glen Fisher和Dave Dixon在Cursor杂志第18期中发布的“Hi-Res”演示程序，利用了类似的思路，在一个9×5的字符格中展现精细的图形。这套设计甚至实现了由BASIC程序控制的简单图形命令语言，允许用户动态修改显示中的字符码，以此达到对图像细节的实时操控。
该程序采用了将显示代码动态写入视频内存，并巧妙利用中断例程协同显示扫描实现图像控制，极大地拓宽了PET 2001字符显示的表现力。虽然“Hi-Res”设计存在显示区域狭窄和字符扫描线组合限制，但它为后续数十年后Genesis Project的突破提供了重要的技术启示。PET 2001的显示核心由极其简明的逻辑电路构成，包括一个视频存储器映射的字符缓冲区和字符生成器的ROM。视频逻辑以同步计数器控制视频帧刷新，字符缓冲区地址和字符扫描线的选择紧密相连。该系统无带缓冲的光栅机制，也不支持独立的图形位图存储或光标控制，算法上必须在屏幕刷新周期内借助中断准确定位视频逻辑状态，在规定的时间片内完成字符码替换。6502 CPU的汇编指令和存储访问具有固定的周期数，设计者以此精准计算出可修改字符代码的数量与时机，实现最多10个字符位的扫描行实时改写于一个显存扫描行内，从而获得与原始单字符模式迥异的渲染效果。
所有操作均符合“RAM昂贵，TTL芯片便宜”的80年代设计哲学，未引入复杂视频硬件，大量依赖先进的汇编技巧、时序控制，对程序员的汇编代码能力提出极高要求。技术层面，视频帧周期、扫描线周期和CPU访问周期的独立性，构成了程序与硬件互动的桥梁。通过修改VIA芯片的端口位和视频信号同步，技术人员有效“赛跑光束”，在画面刷新时动态变更扫描线字符行，展现出原本不可想象的视觉细节。该技术不仅为当时的PET用户带来华丽展现，也为基础设施简陋的早期计算机图形学开辟了道路。尽管现代计算机图形技术早已无视时循环限，运用GPU支撑复杂位图和矢量图像，但“PECBM”及“Hi-Res”项目体现了早期硬件条件下的创新思维和顽强适应。对当代计算机图形发展史研究者而言，这些示例不仅展示了计算机图形技术的演变脉络，也为理解极限硬件环境下如何创造视觉艺术提供了极具价值的案例。
PET 2001图形技术的突破，也启示着现代嵌入式系统和受限硬件设备的图形优化策略。综上，PET 2001的角色位图绘制不仅是技术奇迹，更是一堂关于创新与极致优化的生动课程。借助精细的汇编代码与深度硬件理解，开发人员将看似有限的字符生成限制转化为可观的位图像素表现，突破时代桎梏，带给现代爱好者与开发者宝贵的灵感和范例。随着模拟器普及与硬件复兴运动兴起，这些经典程序也获得了新生，被全球复古机迷不断探索和拓展。未来，基于对PET 2001图形机制的持续理解和挖掘，相信还会有更多创意和技术展现，让这台几近半个世纪的古董计算机继续焕发光彩。
